低通滤波方波是否会导致信号中出现“振铃”?

信息处理 低通滤波器
2022-02-23 05:23:50

以下图为例,我想知道是否有可能由对纯方波应用低通滤波器引起每次步进时信号中的小振荡?

信号图像

2个回答

这些振铃伪影是由于吉布斯现象它们确实是由低通滤波具有不连续性的函数引起的。你看到的基本上是低通滤波器阶跃响应的振荡。通过选择阶跃响应中振铃较少或没有振铃的低通滤波器,可以减少(或完全消除)振荡。例如,高斯滤波器根本没有振铃。然而,具有良好阶跃响应的低通滤波器在频域的通带偏差、过渡带滚降和阻带衰减方面表现更差。

我认为值得指出的是,无论使用哪种滤波器,任何低通滤波器都会将纯方波重塑为如图所示的形状。

原因是纯方波需要无限量的谐波(方波由基频和 1/h 水平的奇次谐波组成)。应用低通滤波器的那一刻 - 你不再有无限量的谐波,因此这些波纹开始弹出。

在下图中,仅显示了 5 个正弦谐波,但总和(类似于方波)是 60。您还可以看到那里的波纹。摆脱它们的方法是无限地添加谐波。如果你这样做,然后在 60 次谐波上方应用低通 - 你会得到类似于下图中的正方形的东西:

在此处输入图像描述